Nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá tra bằng phương pháp điều chỉnh ph

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT PROTEIN TỪ CƠ THỊT ĐỎ CÁ TRA
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH pH

Giảng viên hướng dẫn: TS. Đặng Thị Thu Hương
Sinh viên thực hiện: Lê Thị Thảo Huyền
Mã số sinh viên: 58132717

Nha Trang - 2020
i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT PROTEIN TỪ CƠ THỊT ĐỎ CÁ TRA
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH pH

Giảng viên hướng dẫn: TS. Đặng Thị Thu Hương
Sinh viên thực hiện: Lê Thị Thảo Huyền
Mã số sinh viên: 58132717

Nha Trang – 2020
ii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đã trực tiếp thực hiện các nội dung nghiên cứu. Các số liệu và
kết quả được đưa ra trong báo cáo là trung thực và thuộc một phần của đề tài do nghiên
cứu sinh Nguyễn Thị Hằng đang thực hiện.
Nha Trang, ngày 14 tháng 8 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Lê Thị Thảo Huyền

iii


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn đến Ban
Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm đã
tạo điều kiện cho em được học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại Trường trong những năm
qua. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn TS. Đặng Thị Thu Hương, cô Nguyễn
Thị Hằng - người đã hết lòng chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu và hướng dẫn tận tình,
đưa nhiều ý kiến thiết thực trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn sự quan tâm tận tình của quý thầy cơ quản lý phịng thí nghiệm cơng
nghệ chế biến, khu cơng nghệ cao, hóa sinh – vi sinh, cơng nghệ thực phẩm, viện công
nghệ sinh học cùng sự giúp đỡ, khích lệ của nhiều tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện thuận
lợi cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu làm đề tài tốt nghiệp.
Để hoàn thành nghiên cứu này, em xin chân thành cảm ơn đến Chương trình đào
tạo thủy sản thuộc tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên hiệp Quốc (Fisheries

Training Programme under the auspices of UNESCO - GRO.FTP) đã hỗ trợ chi phí cho
q trình nghiên cứu.
Cảm ơn anh Lê Văn Tồn, Phó Giám đốc Chất lượng Nhà máy Chế biến thủy sản
Ấn Độ Dương, người đã hỗ trợ tận tình trong q trình thu mẫu, thực hiện thí nghiệm
tại nhà máy cũng như hỗ trợ vận chuyển nguyên liệu từ nhà máy về phịng thí nghiệm.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn rất lớn tới gia đình, bạn bè đã tạo động lực,
khích lệ và giúp đỡ tinh thần cho em trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, tháng 8 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Lê Thị Thảo Huyền

iv


TÓM TẮT
Protein là hợp chất hữu cơ cao phân tử có vai trị rất quan trọng đối với sự sống
của con người và sinh vật. Kết quả của nghiên cứu xác định thành phần khối lượng và
thành phần hóa học của các nguyên liệu còn lại trong chế biến cá tra cho thấy đầu, xương,
cơ thịt đỏ có hàm lượng protein cao (14-16%). Tuy nhiên cơ thịt đỏ cá tra được chọn để
nghiên cứu tách chiết protein do trong đầu, xương có một lượng lớn lipid gây hạn chế
cho việc tách chiết. Nghiên cứu này đã tiến hành tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá tra
bằng phương pháp điều chỉnh pH và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình tách
chiết từ đó lựa chọn thơng số thích hợp để xây dựng quy trình sản xuất protein đạt chất
lượng cao. Kết quả nghiên cứu cho thấy pH của dung môi chiết, tỷ lệ nguyên liệu/dung
môi chiết và thời gian chiết có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất thu hồi sản phẩm protein
isolate, hiệu suất thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá tra. Cụ thể, khi chiết ở điều kiện pH
dung môi chiết là 12, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi chiết là 1/8, thời gian chiết là 150 phút
thì hiệu suất thu hồi sản phẩm protein isolate, hiệu suất thu hồi protein là cao nhất. Do

đó các thông số: pH dung môi chiết là 12, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi chiết là 1/8, thời
gian chiết là 150 phút được chọn để tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá tra.

v


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ iv
TÓM TẮT ................................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................viii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... ix
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... x
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1.

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI............................................................................ 1

2.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................... 2

3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................... 2

4.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN ............................ 2

Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 4
1.1

TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA ................................................................... 4

1.1.1

Giới thiệu chung: .................................................................................... 4

1.1.2

Thành phần hóa học cá tra ...................................................................... 7

1.1.3

Cơng nghiệp chế biến cá tra .................................................................... 9

1.2

TỔNG QUAN VỀ TÁCH CHIẾT VÀ ỨNG DỤNG PROTEIN TÁCH
CHIẾT TỪ THỦY SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH pH .. 13

1.2.1

Protein và thành phần trích ly chứa nitơ phi protein từ động vật thủy sản
............................................................................................................. 13

1.2.2

Nghiên cứu tách chiết protein từ thủy sản bằng phương pháp điều chỉnh

pH ........................................................................................................ 16

1.2.3

Tình hình nghiên cứu tách chiết protein trong và ngoài nước ................ 18

vi


1.2.4

Ứng dụng của sản phẩm protein tách chiết từ động vật thủy sản bằng
phương pháp điều chỉnh pH .................................................................. 19

Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 20
2.1

NGUYÊN VẬT LIỆU .......................................................................... 20

2.1.1

Nguyên liệu .......................................................................................... 20

2.2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 20

2.2.1

Phương pháp tiếp cận nghiên cứu ......................................................... 20

2.2.2

Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 21

2.2.3

Phương pháp xác định thành phần hóa học cơ bản của sản phẩm protein
isolate sau tách chiết (FPI) và hiệu suất thu hồi sản phẩm FPI, hiệu suất
thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá tra bằng phương pháp điều chỉnh pH .... 29

2.2.4

Phương pháp thu thập và xử lí số liệu ................................................... 29

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................... 30
3.1

ẢNH HƯỞNG CỦA pH DUNG MÔI CHIẾT ĐẾN HIỆU SUẤT THU
HỒI SẢN PHẨM PROTEIN ISOLATE (FPI) VÀ HIỆU SUẤT THU HỒI
PROTEIN TỪ CƠ THỊT ĐỎ CÁ TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU
CHỈNH pH ........................................................................................... 30

3.2

ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ NGUYÊN LIỆU / DUNG MÔI CHIẾT ĐẾN
HIỆU SUẤT THU HỒI SẢN PHẨM PROTEIN ISOLATE VÀ HIỆU
SUẤT THU HỒI PROTEIN TỪ CƠ THỊT ĐỎ CÁ TRA BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH pH ..................................................... 32

3.3

ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN CHIẾT ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI
SẢN PHẨM PROTEIN ISOLATE VÀ HIỆU SUẤT THU HỒI
PROTEIN TỪ CƠ THỊT ĐỎ CÁ TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU
CHỈNH pH ........................................................................................... 34

3.4

ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT PROTEIN TỪ CƠ THỊT ĐỎ CÁ
TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH pH ................................ 36

vii


3.5

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SẢN PHẨM PROTEIN THU ĐƯỢC
(FPI) THEO QUY TRÌNH ĐỀ XUẤT .................................................. 38

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ......................................................................... 39
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 39
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ........................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 40
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 42
1.

PHỤ LỤC 1: HÌNH ẢNH TRONG Q TRÌNH BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
............................................................................................................. 42

2.

PHỤ LỤC 2: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU HÓA HỌC ....................... 43

3.

PHỤ LỤC 3: CÁC THÔNG SỐ CHO QUY TRÌNH SẢN XUẤT
PROTEIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH pH TỪ CƠ THỊT ĐỎ
CÁ TRA. .............................................................................................. 51

4.

PHỤ LỤC 4: HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THIẾT BỊ .......................... 54

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Một số loài trong giống cá tra ở Việt Nam [16] ............................................. 5
Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng của cá tra ............................................................... 7
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của cá tra fillet (theo vùng ni) .................................. 8
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của sản phẩm protein isolate ........................... 38

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cá tra ni.................................................................................................... 4
Hình 1.2. Diện tích và sản lượng cá tra của ĐBSCL từ năm 2011-2018 ..................... 10
Hình 1.3. Tình hình xuất khẩu cá tra so với tổng xuất khẩu thủy sản từ năm 2011-2018

................................................................................................................... 10
Hình 1.4. Sản phẩm cá tra fillet đơng lạnh ................................................................. 11
Hình 1.5. Sản phẩm cá tra ngun con đơng lạnh ....................................................... 11
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình tách chiết protein theo phương pháp điều chỉnh pH ........... 21
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng pH của dung môi chiết đến hiệu suất thu
hồi sản phẩm và hiệu suất thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá tra ...................... 23
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi chiết đến
hiệu suất thu hồi sản phẩm protein isolate và hiệu suất thu hồi protein từ cơ
thịt đỏ cá tra ............................................................................................... 25
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng thời gian chiết đến hiệu suất thu hồi sản
phẩm protein isolate và hiệu suất thu hồi protein từ cơ thịt đỏ cá tra .......... 27
Hình 3.1. Hiệu suất thu hồi sản phẩm protein isolate theo pH của dung môi chiết (a) và
hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá tra theo pH của dung mơi chiết (b)
................................................................................................................... 30
Hình 3.2. Hiệu suất thu hồi sản phẩm protein isolate theo tỷ lệ nguyên liệu/dung môi
chiết (a) và hiệu suất thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá tra theo tỷ lệ ngun
liệu/ dung mơi chiết (b) ............................................................................... 32
Hình 3.3. Hiệu suất thu hồi sản phẩm protein isolate theo thời gian chiết (a) và hiệu suất
thu hồi protein của cơ thịt đỏ cá tra theo thời gian chiết (b) ......................... 34
Hình 3.4. Quy trình tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá tra bằng phương pháp điều chỉnh
pH ............................................................................................................... 36
Hình 3.5. Sản phẩm protein isolate ............................................................................ 38

ix


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ĐBSCL:

đồng bằng sông Cửu Long.

t:

Thời gian

to C:

Nhiệt độ

w/v:

Tỉ lệ nguyên liệu so với dung môi chiết

FPI :

Fish Protein isolate

PI:

Isoelectric point

x


LỜI MỞ ĐẦU

1.

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Cơng nghiệp chế biến cá tra là ngành có giá trị kinh tế cao, sản phẩm của chế

biến cá tra được xuất khẩu ra nhiều thị trường khó tính trên thế giới do đó cá tra được
nước ta và một số nước khác trên thế giới nuôi trồng và sử dụng. Các sản phẩm chủ yếu
của cá Tra là dạng fillet đông lạnh hay cá Tra ngun con đơng lạnh… Trong q trình
chế biến sản phẩm cá Tra fillet, nguyên liệu còn lại chủ yếu bao gồm: đầu, xương, dè
sạch, dè bẩn, nội tạng, thịt đỏ,...Vì thế cần có biện pháp thích hợp để tận dụng nguồn
nguyên liệu này.
Thực tế hiện nay, một số nguyên liệu còn lại của cá tra đang được các công ty
bán lẻ ra thị trường với giá rất rẻ, ví dụ: kì cá, dè sạch bán lẻ cho nhà hàng để làm thực
phẩm với giá khoảng 17.000 – 26.000 đồng/kg. Đầu, xương, nội tạng (đã tách bóng cá,
bao tử) bán lẻ với giá 6.000 đồng/kg. Phần bóng cá và bao tử tách ra từ nội tạng được
bán cho các nhà hàng, siêu thị, các công ty chế biến sản phẩm thực phẩm để làm ra thực
phẩm tiêu dùng (nguyên liệu chế biến món ăn, bong bóng sấy, bào tử hun khói). Bên
cạnh đó các cơng ty cịn tận dụng để sản xuất mặt hàng surimi, sản xuất dầu cá, bột cá
làm thức ăn chăn nuôi, một phần làm thức ăn tươi cho gia súc.…
Theo hướng sản xuất surimi, mặc dù đã tận dụng được nguồn nguyên liệu còn lại
nhưng việc sản xuất theo phương pháp truyền thống (là thịt cá xay được rửa nhiều lần,
sau đó ép tách nước, nghiền trộn, định hình, cấp đơng và bảo quản) cũng cịn có một số
hạn chế như: q trình sản xuất cần sử dụng một lượng lớn nước rửa, nguồn dinh dưỡng
trong nguyên liệu bị tổn thất khi hòa tan trong nước rửa đi ra bên ngồi, dịch đạm thu
được cịn lẫn nhiều tạp chất do đó sản phẩm thu được có hàm lượng dinh dưỡng khơng
cao. Vì thế, việc tìm ra một hướng nghiên cứu để thu hồi các chất dinh dưỡng, sản xuất
ra các sản phẩm mới có giá trị cao từ việc tận dụng nguyên liệu còn lại trong công nghiệp
chế biến cá tra nhằm phục vụ cho nhu cầu của con người, đồng thời giảm thiểu được ô
nhiễm môi trường đang là một vấn đề rất cần thiết.

1


Từ yêu cầu thực tiễn đó, hướng nghiên cứu ‘Tối ưu hóa q trình thủy phân

protein isolate từ các ngun liệu cịn lại trong cơng nghiệp chế biến cá tra bằng
enzyme alcalase’ đã được xây dựng. Nghiên cứu này bao gồm 3 nội dung lớn như sau:
-

Nội dung 1: Xác định thành phần khối lượng và thành phần hóa học của các
bộ phận nguyên liệu cá tra.

-

Nội dung 2: Nghiên cứu tách chiết protein từ các nguyên liệu còn lại trong
chế biến cá tra bằng phương pháp điều chỉnh pH.

-

Nội dung 3: Thủy phân protein tách chiết từ nguyên liệu còn lại bằng Enzyme
Alcalase.

Sau khi thực hiện nội dung 1, kết quả cho thấy các nguyên liệu còn lại như: đầu,
xương, dè sạch, cơ thịt đỏ có hàm lượng protein cao nhất (14 – 16 %), tuy nhiên do hàm
lượng lipid ở trong các nhóm đầu, xương, dè sạch cao hơn rất nhiều so với cơ thịt đỏ,
gây khó khăn cho q trình thu hồi protein, do đó cơ thịt đỏ cá tra đã được chọn làm
nguyên liệu cho nội dung nghiên cứu 2. Trong phạm vi đồ án này sẽ thực hiện nghiên
cứu của nội dung 2, đó là “Nghiên cứu tách chiết protein từ cơ thịt đỏ cá tra bằng
phương pháp điều chỉnh pH’’.
2.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Xây dựng được quy trình tách chiết protein có chất lượng từ cơ thịt đỏ của cá tra

bằng phương pháp điều chỉnh pH.

3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
-

Tổng quan về nguyên liệu cá tra, tình hình sử dụng các ngun liệu cịn lại

trong công nghiệp chế biến cá tra, kỹ thuật tách chiết protein từ thủy sản bằng
phương pháp điều chỉnh pH.
-

Khảo sát ảnh hưởng của pH dung môi chiết, tỉ lệ nguyên liệu so với dung môi

chiết và thời gian chiết đến hiệu suất thu hồi sản phẩm protein isolate.
-

Xác định thành phần hóa học cơ bản (ẩm, tro, protein tổng số, lipid tổng số

của sản phẩm protein isolate thu được.
4.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
-

Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài là dữ liệu về nghiên cứu
tách chiết nguyên liệu cơ thịt đỏ cá tra bằng phương pháp điều chỉnh pH để
2


thu protein isolate. Kết quả nghiên cứu này cũng là cơ sở để thực hiện hướng

nghiên cứu ‘Thủy phân protein tách chiết từ nguyên liệu còn lại cá tra bằng
Enzyme Alcalase’.
-

Ý nghĩa thực tiễn
 Đề tài này làm cơ sở cho doanh nghiệp so sánh và tìm ra hướng giải quyết
cho những vấn đề hạn chế của quá trình sản xuất surimi theo phương pháp
truyền thống; mở ra một hướng mới cho các nhà máy chế biến thủy sản cá
tra trong việc tận dụng cơ thịt đỏ, mang lại lợi ích thiết thực về kinh tế cho
doanh nghiệp, đồng thời giảm thiểu việc ơ nhiễm mơi trường.
 Đề tài góp phần nâng cao giá trị sử dụng cơ thịt đỏ cá tra từ đó sản xuất
được các sản phẩm giàu protein rất cần thiết trong sản xuất thực phẩm.

3


Chương 1. TỔNG QUAN

1.1

TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA

1.1.1

Giới thiệu chung:
Cá tra (danh pháp khoa học: Pangasiidae) là tên gọi của một họ có khoảng 28

lồi cá da trơn sống ở nước ngọt và nước hơi lợ.
Ở Việt Nam, cá da trơn được tìm thấy và tập trung chủ yếu ở các tỉnh Đồng Bằng
Sông Cửu Long, đáng chú ý là cá tra ni (Pangasiidae hypophthalmus).

Hình 1.1. Cá tra ni
 Phân loại cá Tra
Lớp: Actinopterygii
Bộ: Siluriformes.
Họ: Pangasiidae.
Giống: Pangasius.
Loài: Pangasius hypophthalmus (cá Tra nuôi)

4


Bảng 1.1 Một số loài trong giống cá tra ở Việt Nam [16]
STT

Tên Việt Nam

1

Helicophagus waandersii

Cá xác ốc

2

Pangasianodon gigas

Cá tra dầu

3



Tên khoa học

Pangasianodon hypophthalmus

Cá tra nuôi
Cá xác bụng (cá ba sa)

4

Pangasius bocourti

5

Pangasius conchophilus

Cá hú

6

Pangasius krempfi

Cá bông lau

7

Pangasius kunyit

Cá tra bần, Cá dứa

8

Pangasius larnaudii

Cá vồ đém

9

Pangasius macronema

Cá xác sọc (Tra Nâu)

10

Pangasius polyuranodon

Cá dứa

11

Pangasius sanitwongsei

Cá vồ cờ

Đặc điểm hình thái cá tra
Cá tra ni thuộc lồi cá da trơn (khơng có vảy), thân cá dài hơi dẹp, màu da lưng

cá xám đen, bụng có màu hơi bạc, miệng rộng, có 2 đơi râu dài. Cá Tra sống chủ yếu

trong nước ngọt hoặc những vùng nước hơi lợ, nước phèn đạt với pH > 5, khả năng chịu
lạnh kém (dưới 15C cá dễ chết) nhưng khả năng chịu nóng tốt tới 39°C. Ngồi có cơ
quan hơ hấp phụ, cá tra cịn hơ hấp bằng bóng khí và da – đặc điểm giúp cá tra có thể
sống được trong nước khi thiếu oxy [16].
 Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản
Tốc độ sinh trưởng của cá tra tương đối nhanh, cá nhỏ sẽ tăng nhanh về chiều dài,
khi khối lượng đạt >2 kg thì khối lượng của cá sẽ tăng nhanh hơn độ dài cơ thể cá. Đến
lúc thu hoạch, cá có chiều dài đạt khoảng 50cm trở lên, trọng lượng 5kg. sTrong ao ni,
cá ni đẻ (10 năm tuổi) có thể đạt trọng lượng đến 25kg, cá nuôi thịt đạt 1-1,5 kg/con
năm đầu tiên, sau đó cá tăng nhanh về khối lượng qua từng năm, phụ thuộc vào môi
trường sống, yếu tố thức ăn, con giống, điều kiện nuôi trồng mà cá đạt được trọng lượng
thích hợp (5-6kg/năm). Hàm lượng dinh dưỡng và độ béo của cá tra phụ thuộc vào nhiều
yếu tố (giới tính, mùa vụ, trọng lượng, thức ăn..), ở những năm đầu ni thì tăng nhanh
5


nhưng sau đó giảm dần, cá cái có hàm lượng béo thấp hơn cá đực và thường vào mùa
sinh sản thì giảm đi rõ rệt. Tuổi thọ của cá tra trong tự nhiên có thể dài hơn 20 năm [16].
Về sinh sản: cá tra không sinh sản ở trong ao nuôi mà di cư ngược để sinh sản
trong điều kiện tự nhiên, không đẻ tự nhiên ở sông Việt Nam. Mùa vụ sinh sản của cá
trong tự nhiên bắt đầu từ tháng 5-7 âm lịch. Về cơ quan sinh sản thì cá tra khơng có cơ
quan sinh dục thứ cấp. Vào thời điểm bắt đầu sinh sản, tuyến sinh dục của cá tra cũng
tiến hành phát triển và hình thành các bộ phận chức năng như động vật khác, khi đó bộ
phận sinh dục đực phát triển thành buồng tinh (tinh sào), tuyến sinh dục cái (cá cái) là
buồng trứng hay noãn sào. Sau khi đẻ các trứng cá sẽ dính vào giá thể thường là thực
vật dưới nước, cành cây khơ, rễ của lồi cây sống ven sơng, qua 24 giờ sau đó thì trứng
nở thành cá bột và trôi về hạ nguồn. Khu vực sinh sản tự nhiên của cá tra chủ yếu ở
thượng nguồn các sông ở Campuchia và Thái Lan. Trong sinh sản nhân tạo, người ta có
thể tiến hành cho sinh sản sớm (từ tháng 3 dương lịch hàng năm). Cá Tra có khả năng
sinh sản cao nhất từ 200 ngàn đến vài triệu trứng. Đặc điểm của trứng cá tra là kích

thước nhỏ, có tính dính giúp trứng khơng bị trơi về hạ nguồn khi vừa đẻ [16].
 Phân bố
Cá tra phân bố chủ yếu ở các nước thuộc khu vực Đông Nam Á như Campuchia,
Thái Lan và Việt Nam. Đây là một trong những lồi thủy sản ni phổ biến có giá trị
kinh tế, là 1 trong 6 lồi cá ni chiếm tỷ trọng trong tổng sản lượng ngành nuôi trồng.
Từ những thập niên 80-90 các nước ở hạ lưu sông Mê Kông đã có truyền thống và kinh
nghiệm ni cá tra hiệu quả do có nguồn cá tra trong tự nhiên phong phú [8], [16].
Một số năm trở lại đây, cá tra còn phân bố và phát triển ở các nước Châu Á như
Ấn Độ, Indonexia,…
Người ta cịn tìm thấy cá tra trên lưu vực sông Chaophraya của Thái Lan. Ở Việt
Nam rất ít bắt gặp cá Tra trưởng thành trên các con sông mà chủ yếu ở sông Tiền và
sông Hậu là lồi cá bột và cá giống. Trước khi có phương pháp nhân tạo, người ta có
nghề vớt cá bột và cá giống này về bán cho các ao, bè ni.
Sự phân bố cá tra thay đổi theo tập tính di cư ngược dịng sơng Mê Kơng để sinh
sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên của chúng. Đến mùa sinh sản từ tháng 10 đến tháng 5

6


cá tra di cư ngược dịng sơng để bắt đầu sinh sản và những tháng sau đó thì nó di cư về
hạ nguồn sông để sinh sống [8], [16].
 Đặc điểm sinh dưỡng
Cá Tra khi kết thúc mùa sinh sản hay khi khơng được cho ăn đầy đủ thì thích ăn
mồi tươi sống, vì vậy chúng có thể ăn thịt lẫn nhau và ăn những loài cá con khác. Do đó
sau khi kết thúc mùa sinh sản hay trong bất cứ giai đoạn nuôi nào cũng cần cung cấp đủ
thức ăn và mật độ cá trong ao để tránh tổn thất. Dạ dày của chúng phình to hình chữ U
và có thể tiến hành co giãn, ruột cá ngắn, khơng xếp gập khúc chồng lên nhau mà dính
vào màng treo ruột ngay phía dưới bóng khí vào tuyến sinh dục. Cá tra là một loài ăn
tạp và thiên về ăn thịt động vật. Vì là lồi ăn tạp nên cá tra thích nghi với rất nhiều dạng
thức ăn, là các lồi nhuyễn thể, cơn trùng, cá nhỏ, thực vật, giáp xác và các thức ăn công

nghiệp. Để tăng sản lượng và thu được cá tra có chất lượng dinh dưỡng cao, ngày nay
các hộ nuôi trồng sử dụng các thức ăn công nghiệp giàu đạm, vitamin như bột cá 50%
đạm, bột cám bổ sung đạm [8], [16].
1.1.2 Thành phần hóa học cá tra
Thành phần hóa học của thịt cá tra bao gồm các thành phần cơ bản: nước, protein,
lipid, tro. Thành phần dinh dưỡng tính trên 100g ăn được của cá tra được thể hiện trong
bảng 1.2 [18].
Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng của cá tra
Thành phần dinh dưỡng trên 100g sản phẩm ăn được
Tổng năng
lượng (calo)

Protein
Tổng
Chất béo chưa
(chất đạm) lượng chất bão hòa (DHA,
(g)
béo (g)
EPA) (g)

Hàm lượng
Cholesterol

Natri
(mg)

(%)
124,52

23,42

3,42

1,78

0,025

70,6

Phụ thuộc vào thức ăn, giống cá, điều kiện nuôi, khu vực nuôi… mà mỗi cá thể,
mỗi giống lồi sẽ có thành phần hóa học khác nhau. Thành phần hóa học của cá tra fillet
(theo vùng nuôi) được thể hiện trong bảng 1.3 [4].

7


Bảng 1.3. Thành phần hóa học của cá tra fillet (theo vùng nuôi)
Khu vực nuôi

Độ ẩm

Đạm

Béo

Tro

Tổng acid
amin

Khu vực sông 72,9
lớn
1,56

± 16,3 ± 1,29

7,28 ± 0,99 1,08 ± 0,03 14,4 ± 0,79

Khu vực nuôi 71,4
gần
1,13
kênh/sông lớn

± 16,5 ± 0,6

7,98 ± 0,32 1,21 ± 0,05 14,6 ± 0,87

Khu vực nuôi 72,8
xa kênh/sông 0,68
lớn

± 15,4 ± 0,78

7,53 ± 0,66 1,03 ± 0,07 13,8 ± 0,51

Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của cá tra:
Thời kì sinh sản: là giai đoạn có sự thay đổi lớn nhất về thành phần hóa học ở
thủy sản nói chung và cá tra nói riêng. Vào thời kì này, do tác dụng kích thích sinh lí và
tập tính di cư sinh sản cần rất nhiều năng lượng, lượng lipid cần tiêu hao lớn và lượng
protein giảm sút, cá rất gầy. Sau thời kì sinh sản nếu khơng cung cấp thức ăn đầy đủ, cá

có thể chết do suy yếu hoặc ăn thịt lẫn nhau.
Thức ăn: thành phần hóa học của cá chịu sự ảnh hưởng rất lớn từ thức ăn. Đối
với cá được nuôi bằng các thức ăn cơng nghiệp có bổ sung đạm thì hàm lượng protein
trong cơ thịt sẽ nhiều hơn khi không được cho ăn đầy đủ. Màu sắc của cơ thịt cá cũng
thay đổi vào thức ăn, nó phụ thuộc vào sắc tố có trong thức ăn. Khi so sánh lượng lipid
giữa cá dưa ni và cá dưa tự nhiên thì thấy chất béo của cá dưa nuôi nhiều gấp đôi cá
tự nhiên.
Giới tính: thơng thường do chức năng sinh sản nên hàm lượng mỡ ở cá cái thường
nhiều hơn cá đực.
Mùa vụ: có quan hệ mật thiết với thời kì sinh sản, hình thức ni và thức ăn.
Lượng glycogen, mỡ cao nhất vào tháng 2, tháng 3 sau đó giảm dần vào tháng 5-7, đây
là khoảng thời gian sinh sản của cá, đến cuối thu thì hàm lượng mỡ, glycogen trong cá
thấp nhất.
Điều kiện sống (ngoại cảnh): ảnh hưởng rất lớn đến thành phần hóa học của cá.
Ví dụ trong vùng nước ni có hàm lượng chất vơ cơ cao sẽ ảnh hưởng đến thành phần
8


có trong cá. Ở cá tự nhiên có hàm lượng kim loại nặng nhiều hơn trong cá nuôi ao. Nhiệt
độ thấp thì hàm lượng acid béo khơng bão hịa cao hơn do phải tiến hành trao đổi chất
mạnh để tồn tại.
Tuổi của cá cũng quyết định đến thành phần hóa học có trong nó. Đối với cá cịn
nhỏ thì hàm lượng nước cao, lượng mỡ thấp, đối với cá trưởng thành thì thành phần hóa
học hồn thiện hơn, lượng mỡ cao hơn.
Vị trí trên cơ thể cá: cùng trên một cá thể nhưng ở vị trí khác nhau thì có thành
phần hóa học khác nhau, thành phần lipid tập trung nhiều ở bụng, ít ở phần lưng. Hàm
lượng protein tập trung nhiều ở trong cơ thịt chủ yếu ở phần lưng, ở phần đầu và bụng
sẽ ít protein hơn [1], [4].
1.1.3

Cơng nghiệp chế biến cá tra

 Tình hình ni cá Tra
Các trang trại nuôi cá tra tập trung phát triển chủ yếu ở một số tỉnh thuộc khu vực
đồng bằng sông Cửu Long của Việt Nam, bao gồm các tỉnh: An Giang, Đồng Tháp, Tiền
Giang, Cần Thơ, Bến Tre,…. Trong đó Cần Thơ, An Giang và Đồng Tháp là 3 địa
phương có tỷ lệ ni cá tra lớn nhất (chiếm 3/4 tổng sản lượng nuôi trồng cá tra trên cả
nước).
Năm 2016, ngành nuôi trồng cá tra gặp rất nhiều thách thức nhưng với kinh
nghiệm và kiến thức, ngành đã vượt qua và tăng trưởng mạnh mẽ. Thách thức đối với
ngành ni cá tra là khó khăn về sự thay đổi của khí hậu, ảnh hưởng của việc thiếu nước
ngọt (hạn mặn), rào cản kỹ thuật của các nước nhập khẩu trên thế giới, giá cả thất thường
không ổn định.
Theo số liệu thống kê chuyên ngành của Tổng cục Thủy sản, năm 2019, diện tích
ni trồng cá tra trên cả khu vực đồng bằng Sơng Cửu Long là 6,6 nghìn ha (tăng lên
22,2% so với năm 2018), sản lượng nuôi trồng đạt gần 1,5 triệu tấn/năm, khơng có sự
tăng lên về sản lượng so với năm 2018, dự kiến vào năm 2020 diện tích và sản lượng
ni trồng sẽ tiếp tục tăng [17]. Diện tích và sản lượng ni trồng của cá tra tại Đồng
bằng Sông Cửu Long từ năm 2011-2018 được thể hiện dưới hình 1.2.

9


1.6

7
6

1.2

5

1
4
0.8
3
0.6
2

0.4

Diện tích ( nghìn ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Sản lượng

Diện tích

1.4

1

0.2
0

0
2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

Năm
Hình 1.2. Diện tích và sản lượng cá tra của ĐBSCL từ năm 2011 – 2018 [17]
 Tình hình xuất khẩu cá tra
Hiện nay, các sản phẩm cá tra đã được xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới,
bao gồm các thị trường khó tính như EU, Brazil, Mỹ, Úc và Canada. Cụ thể, tổng giá trị
xuất khẩu cá tra so với giá trị xuất khẩu tổng thủy sản qua các năm (2011-2018) được

Gía trị xuất khẩu (tỷ USD)

thể hiện dưới hình 1.3.
Cá tra

10

Tổng thủy sản
8.3

7.8

8

6.1

6.1

6.7

6.6

8.8

7.1

6

4

2

1.8

1.7

1.8

1.8

1.6

1.7

1.8

2.26

0

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

Năm
Hình 1.3. Tình hình xuất khẩu cá tra so với tổng xuất khẩu thủy sản từ năm
2008 – 2018 (tỷ USD).
10

Ba tháng đầu năm 2020, dưới tác động của đại dịch Covid-19, các nước đóng cửa
khẩu giao thơng về kinh tế, tổng giá trị xuất khẩu cá tra chỉ đạt 334 triệu USD, giảm
29,3% so với cùng kỳ năm trước. Xuất khẩu cá tra sang các thị trường như ASEAN,
Brazil, Mexico, Colombia, Australia, trong 3 tháng đầu năm nay giảm mạnh, trong đó,
giá trị xuất khẩu cá tra sang ASEAN giảm 29%; Brazil giảm 19%, Mexico giảm 57,8%,
Colombia giảm 12% so với năm 2019. Tuy nhiên, với thị trường Hồng Kông - Trung
Quốc và Mỹ giá trị xuất khẩu vẫn ổn định, thậm chí đến tháng 3, giá trị xuất khẩu cá tra
sang thị trường Trung Quốc - Hồng Kông đã tăng vượt 100% so với tháng 1/2020.
Đến tháng 6/2020 thì giá trị xuất khẩu cá tra sang thị trường Hồng Kông – Trung
Quốc và Mỹ giảm trở lại. Cụ thể giá trị xuất khẩu giảm đến 11,3% đối với thị trường
Hồng Kông – Trung Quốc và Mỹ giảm 51,2% [17].
 Một số sản phẩm chế biến từ cá tra

Hình 1.4. Sản phẩm cá Tra fillet đơng
lạnh [19]

Hình 1.5. Sản phẩm cá Tra ngun con
đơng lạnh [19]

 Ngun liệu cịn lại từ chế biến cá Tra
Thành phần nguyên liệu còn lại của chế biến cá tra
Tính đến năm 2020 nước ta đã có trên khoảng 100 cơ sở chế biến xuất khẩu cá
tra, cá basa. Các cơ sở này có thể chế biến với năng suất khoảng 500 tấn nguyên liệu
trong 1 ngày. Nguồn chất thải hữu cơ từ các doanh nghiệp làm tăng khả năng gây ô
nhiễm môi trường trầm trọng hơn. Nguyên liệu còn lại của cá tra gồm đầu, xương, dè
sạch, dè bẩn, thịt đỏ, kì cá, nội tạng…chiếm khoảng 40-60% nguyên liệu chế biến. Đây
là nguồn tài nguyên quý giá, nếu tận dụng để gia tăng giá trị thì có thể đem lại lợi nhuận
rất lớn.

11


Thực trạng tận dụng các nguyên liệu còn lại từ chế biến cá tra
Sau quá trình chế biến cá tra, một số nguyên liệu còn lại của cá tra được các công
ty bán ra thị trường với giá rẻ nhằm các mục đích sử dụng khác nhau, có thể bán cho các
nhà hàng, siêu thị, các công ty chế biến sản phẩm thực phẩm để làm ra thực phẩm tiêu
dùng (bong bóng sấy, nguyên liệu chế biến món ăn).
Bên cạnh việc bán lẻ các nguồn nguyên liệu này để làm thực phẩm trực tiếp, một
số thành phần này đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm và
tiến hành các đề tài nghiên cứu như nghiên cứu thủy phân đầu, xương cá tra để thu dịch
đạm protein bổ sung vào nước mắm, bổ sung vào thức ăn chăn nuôi…
Các công ty chế biến đã tận dụng đầu, xương, dè bẩn, cơ thịt đỏ để sản xuất sản
phẩm surimi giúp nâng cao giá trị gia tăng trong công nghiệp chế biến cá tra. Hướng tận
dụng này hiện đang được nhiều công ty thực hiện và cũng mang lại lợi nhuận đáng kể
cho ngành chế biến thủy sản.
Công nghệ sản xuất bột xương, bột cá từ đầu xương, nội tạng cá tra có tiềm năng
trở thành một sản phẩm giá trị gia tăng trong công nghiệp chế biến cá tra.
Công nghệ sản xuất dầu cá, dầu cá giàu omega 3 từ các nguyên liệu còn lại để
làm thức ăn cho chăn nuôi.
Da cá được tận dụng để sản xuất colagen, gelatin. Việc sản xuất ra các sản phẩm
này sẽ nâng cao giá trị của nguyên liệu lên rất nhiều tuy nhiên vẫn chưa có nhiều cơng
ty đưa vào thực tế áp dụng sản xuất.
Những nguồn nguyên liệu này tuy đã được tận dụng nhưng mới chỉ dừng lại ở
việc sản xuất ra các sản phẩm thô, sản phẩm dành cho chăn ni, chưa có nghiên cứu
tạo ra các sản phẩm cao cấp dành cho mỹ phẩm và dược phẩm như thực phẩm chức
năng, tinh dầu cá,..
Bên cạnh mặt tích cực của các nghiên cứu tận dụng nguồn nguyên liệu trên như
sản xuất surimi, các nghiên cứu thủy phân dịch đạm thì nó cũng có một số hạn chế. Việc
sản xuất surimi theo phương pháp truyền thống hay thủy phân dịch đạm từ ban đầu làm

tăng lên vấn đề ô nhiễm môi trường và giảm giá trị dinh dưỡng. Vì vậy đề tài nghiên
cứu tách chiết protein bằng phương pháp điều chỉnh pH để khắc phục một số vấn đề
trước đó đặt ra.

12


1.2

TỔNG QUAN VỀ TÁCH CHIẾT VÀ ỨNG DỤNG PROTEIN TÁCH

CHIẾT TỪ THỦY SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH pH
1.2.1 Protein và thành phần trích ly chứa nitơ phi protein từ động vật thủy sản
Protein từ động vật thủy sản
Protein (còn gọi là chất đạm) là những phân tử sinh học, có phân tử lượng lớn,
gồm nhiều acid amine liên kết với nhau bởi liên kết peptit, hầu hết các acid amine này
sẽ quyết định giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Protein của ngũ cốc (đậu, ngô…) thường
thiếu acid amine lysine, methionine, cysteine, trong khi đó protein của cá nói riêng và
động vật thủy sản khác nói chung là nguồn giàu các acid amine này. Do đó, protein từ
động vật thủy sản có giá trị dinh dưỡng đối với cơ thể con người hơn so với protein có
trong các hạt ngũ cốc [1], [2], [3].
Protein của mô cơ cá được chia thành 3 nhóm:
Protein cấu trúc (Protein tơ cơ): là các sợi actin, myosin, actomyosin và
tropomyosin, là phần protein chiếm chủ yếu trong cơ thịt cá (khoảng 70-80% tổng hàm
lượng protein trong cá). Các protein này có khả năng hịa tan trong dung dịch muối trung
tính có nồng độ ion khá cao (>0,5M). Chức năng của nhóm protein này là giúp cá co
giãn cơ lúc hoạt động [1], [2].
Protein chất cơ (Protein tương cơ): Gồm các protein myoglobin, myoalbumin,
globulin và các enzyme, chiếm khoảng 25-30% trong tổng hàm lượng protein cá. Các
protein này có thể tan trong nước, trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion thấp

(<0,15M). Dựa vào tính chất hịa tan được trong nước này mà người ta tiến hành cơng
đoạn rửa mục đích để tăng độ bền đông kết cho surimi - ứng dụng sản xuất sản phẩm
surimi. Ở nhiệt độ trên 50oC hầu hết protein nhóm này bị đơng tụ. Trong q trình chế
biến và bảo quản thủy sản, myoglobin dễ bị oxy hóa thành metmyoglobin làm thay đổi
màu sắc của sản phẩm, từ đỏ sang màu sẫm. Nhóm protein này khơng mang lại giá trị
dinh dưỡng và dễ gây biến đổi do đó trong các cơng nghệ sản xuất thường phải tìm biện
pháp loại bỏ [1], [2].
Protein mô liên kết: Thành phần chủ yếu ở nhóm protein liên kết là collagen (chất
keo) và elastin (chất đàn hồi). Với khoảng 3% trọng lượng protein của cá xương và
khoảng 10% ở cá xương sụn. Tập trung trong mạng lưới ngoại bào, xương và sụn, không
13


tan ở trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao. Chức năng
của nhóm protein là làm cho cấu tạo tổ chức của cơ thịt cá có độ bền chắc và đàn hồi.
Sản phẩm thủy phân của collagen ở nhiệt độ cao là gelatin có giá trị cao trong ngành
thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Còn elastin dưới tác dụng của việc gia nhiệt thì
trương nở làm cho thịt cá mềm mại và dính ướt [1], [2].
Thành phần trích ly chứa nitơ phi protein từ động vật thủy sản [1], [2], [7]
Các chất trích ly phi protein là các hợp chất tan được trong nước, có phân tử
lượng thấp và trong tổng lượng protein của cá xương thành phần này chiếm khoảng 918%, còn đối với cá xương sụn thì tỉ lệ này lớn hơn (33-38%). Thành phần chủ yếu của
hợp chất này bao gồm các hợp chất bay hơi trimethylamineoxid (TMAO), trimethylamin,
dimethylamineoxid (DMAO), amoniac, amine, creatin, các acid amine tự do, nucleotit,
urê ...
Thành phần và hàm lượng các chất trích ly chứa nitơ phi protein không giống
nhau ở mỗi nguyên liệu thủy sản, nguyên nhân là do còn phụ thuộc vào các yếu tố: lồi
cá, kích cỡ, đặc điểm, phần cơ lấy mẫu, … Các chất này có ảnh hưởng rất lớn đến tính
chất của thực phẩm như: màu sắc, mùi vị, trạng thái cấu trúc, dinh dưỡng, sự hư hỏng
sau thu hoạch và tính an tồn của ngun liệu thực phẩm đến người sử dụng.
Trimethylamin oxyt (TMAO) là chất không mùi, không vị, là chất đặc trưng và

quan trọng của nhóm chất chứa nitơ phi protein của thủy sản. Giữ vai trò điều hịa áp
suất thẩm thấu của cá, nhờ có hợp chất này cá có thể chống lại áp suất thẩm thấu gây ra
bởi sự chênh lệch nồng độ muối trong nước biển. TMAO có ảnh hưởng rất lớn đến mùi
của cá, khi cá chết dưới tác dụng của enzyme và vi khuẩn trên bề mặt TMAO bị phân
hủy thành TMA tạo mùi tanh nồng của cá. Nếu hàm lượng TMAO càng nhiều cá càng
ươn, thì mùi tanh càng nồng. Theo các nghiên cứu thì TMAO có nhiều ở trong các lồi
cá biển, khơng có trong các lồi cá nước ngọt. Các yếu tố như lồi, kích cỡ, mùa vụ,
phần lấy mẫu, môi trường sống sẽ ảnh hưởng đến hàm lượng TMAO. Khi cá hoạt động
nhiều, bơi xa, kích cỡ lớn có nhiều TMAO hơn cá nhỏ, ít di chuyển. Trong các loài cá
sụn (cá nhám) và mực, lượng TMAO chiếm khoảng 75 - 250 mgN/100g cơ thịt cá, cao
nhất trong các lồi. Ở các lồi cá nổi như cá trích, cá thu, cá ngừ (cá cơ thịt sẫm) hợp

14